临近空间飞行器因其大范围的飞行环境以及迅速变化的机体质量，导致动态特性在整个飞行包线内是极易变化的。此外，由于临近空间飞行器采用机体耦合结构以及飞行在高海拔和大马赫数的条件下，其气动特性和推进特性是不确定的，甚至难以估计。这些因素的影响，使得临近空间飞行器的模型是不确定的，多变量的，不稳定的，并且存在输入输出之间的强耦合。因此，针对临近空间飞行器的建模问题和控制系统设计显得尤为重要。研究临近空间飞行器复杂的动态特性，以临近空间飞行器的拉格朗日方程为出发点，建立了其刚性微分方程组；采用国外已公开的临近空间飞行器(winged-cone)的气动参数，通过仿真获得临近空间飞行器纵向不同飞行状态下的平衡值，并以此为基础对临近空间飞行器实现LPV建模，为模型降阶和控制系统提供了适当的被控对象。针对初始建立LPV模型的阶数较高，控制过程计算量较大的问题，提出基于平衡截断的LPV模型降阶方法。在线性分式变换结构下定义了LPV系统的适定性和稳定性；采用广义Gramians阵定义了LPV系统的平衡实现；在此基础上，提出LPV模型的平衡截断降阶方法；并将该方法应用到临近空间飞行器LPV模型中。针对临近空间飞行器气热特性和气动特性剧烈变化以及飞行过程中存在大量的不确定和外部干扰问题，设计变增益H_∞控制器，保证飞行器在整个飞行包线内具有良好的动态特性，实现了干扰的衰减和系统的鲁棒稳定，以及控制器动态的实时调整。最后是全文的总结和展望。